JP2013541140A - Process for producing a solvent mixture having a low water content - Google Patents

Process for producing a solvent mixture having a low water content Download PDF

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シュツ,マリエラ
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Abstract

(A)式(I)で表わされる少なくとも1種の化合物
【化1】

Figure 2013541140

(B)式(IIa)又は(IIb)で表わされる少なくとも1種の化合物
【化2】
Figure 2013541140

(C)任意に、芳香族化合物、スルトン及びエキソメチレンエチレンカーボネート、メラミン、尿素、有機ホスフェート、及びハロゲン化有機カーボネートから選択される少なくとも1種の添加剤、
(D)任意に、少なくとも1種のリチウム塩、
及び3〜30質量ppmの水を含む溶媒混合物の製造方法であって、
(a)成分(A)、(B)及び使用する場合は(C)を互いに混合する工程、
(b)少なくとも1種のイオン交換体又は分子篩を介して乾燥する工程、
(c)イオン交換体又は分子篩からそれぞれ分離する工程、及び
(d)使用する場合は少なくとも1種のリチウム塩を添加する工程を有し、
前記変数が、以下:
,Rは、それぞれ同一であるか、あるいは異なっており、且つC−C−アルキルから選択され、
は、水素及びC−C−アルキルから選択される
ように定義されていることを特徴とする製造方法。
【選択図】なし(A) at least one compound of the formula (I)
Figure 2013541140

(B) at least one compound of the formula (IIa) or (IIb)
Figure 2013541140

(C) optionally at least one additive selected from aromatics, sultone and exomethylene ethylene carbonate, melamine, urea, organic phosphates, and halogenated organic carbonates;
(D) optionally at least one lithium salt;
And a method for producing a solvent mixture comprising 3 to 30 ppm by mass of water,
(A) mixing components (A), (B) and, if used, (C) with each other;
(B) drying through at least one ion exchanger or molecular sieve;
(C) a step of separating each from the ion exchanger or molecular sieve, and (d) a step of adding at least one lithium salt when used,
The variables are as follows:
R 1 and R 2 are each the same or different and are selected from C 1 -C 4 -alkyl;
R 3 is defined to be selected from hydrogen and C 1 -C 4 -alkyl.
[Selection figure] None

Description

(A)式(I)で表わされる少なくとも1種の化合物 (A) At least one compound represented by formula (I)

Figure 2013541140

(B)式(IIa)又は(IIb)で表わされる少なくとも1種の化合物
Figure 2013541140

(B) at least one compound represented by formula (IIa) or (IIb)

Figure 2013541140

(C)任意に、芳香族化合物、スルトン及びエキソメチレンエチレンカーボネート、有機ホスフェート、並びにハロゲン化有機カーボネートから選択される少なくとも1種の添加剤、
(D)任意に、少なくとも1種のリチウム塩、
及び3〜30質量ppmの水を含む溶媒混合物の製造方法であって、
i.成分(A)、(B)及び使用する場合は(C)を、互いに混合する工程、
ii.少なくとも1種のイオン交換体又は分子篩を介して乾燥する工程、
iii.イオン交換体又は分子篩からそれぞれ分離する工程、及び
iV.使用する場合は、少なくとも1種のリチウム塩を添加する工程を有し、
前記変数が、以下:
,Rは、それぞれ同一であるか、あるいは異なっており、且つC−C−アルキルから選択され、
は、水素及びC−C−アルキルから選択される
ように定義されることを特徴とする製造方法に関する。
Figure 2013541140

(C) optionally at least one additive selected from aromatic compounds, sultone and exomethylene ethylene carbonate, organic phosphates, and halogenated organic carbonates;
(D) optionally at least one lithium salt;
And a method for producing a solvent mixture comprising 3 to 30 ppm by mass of water,
i. Mixing components (A), (B) and, if used, (C) with each other;
ii. Drying through at least one ion exchanger or molecular sieve;
iii. Separating each from the ion exchanger or molecular sieve, and iV. If used, it has a step of adding at least one lithium salt;
The variables are as follows:
R 1 and R 2 are each the same or different and are selected from C 1 -C 4 -alkyl;
R 3 relates to a production process characterized in that it is defined to be selected from hydrogen and C 1 -C 4 -alkyl.

代替となる変形では、本発明は、個々の成分(A)、(B)及び使用する場合は(C)の乾燥が、又はこれらの成分のそれぞれの乾燥が、それらが混合される前に行われる溶媒混合物の製造方法に関する。したがって、本発明はまた、
(A)式(I)で表わされる少なくとも1種の化合物
In an alternative variant, the present invention performs the drying of the individual components (A), (B) and, if used, (C) or the respective drying of these components before they are mixed. The present invention relates to a method for producing a solvent mixture. Therefore, the present invention also provides
(A) At least one compound represented by formula (I)

Figure 2013541140

(B)式(IIa)又は(IIb)で表わされる少なくとも1種の化合物
Figure 2013541140

(B) at least one compound represented by formula (IIa) or (IIb)

Figure 2013541140

(C)任意に、芳香族化合物、スルトン及びエキソメチレンエチレンカーボネート、有機ホスフェート、メラミン、尿素、並びにハロゲン化有機カーボネートから選択される少なくとも1種の添加剤、
(D)任意に、少なくとも1種のリチウム塩、
及び3〜30質量ppmの水を含む溶媒混合物の製造方法であって、
i.成分(A)、(B)及び使用する場合は(C)の少なくとも1種を、少なくとも1種のイオン交換体又は分子篩を介してそれぞれ個別に乾燥する工程、
ii.工程(i)で乾燥した成分からイオン交換体又は分子篩をそれぞれ分離する工程、及び
iii.成分(A)、(B)、使用する場合は(C)及び使用する場合は少なくとも1種のリチウム塩を、互いに混合する工程を有し、
前記変数が、以下:
,Rは、それぞれ同一であるか、あるいは異なっており、且つC−C−アルキルから選択され、
は、水素及びC−C−アルキルから選択される
ように定義されることを特徴とする製造方法に関する。
Figure 2013541140

(C) optionally at least one additive selected from aromatic compounds, sultone and exomethylene ethylene carbonate, organic phosphates, melamine, urea, and halogenated organic carbonates,
(D) optionally at least one lithium salt;
And a method for producing a solvent mixture comprising 3 to 30 ppm by mass of water,
i. A step of individually drying at least one of components (A), (B) and, if used, (C) through at least one ion exchanger or molecular sieve,
ii. Separating the ion exchanger or molecular sieve from the components dried in step (i), respectively, and iii. Component (A), (B), if used (C) and if used, at least one lithium salt, mixed with each other,
The variables are as follows:
R 1 and R 2 are each the same or different and are selected from C 1 -C 4 -alkyl;
R 3 relates to a process characterized in that it is defined to be selected from hydrogen and C 1 -C 4 -alkyl.

本発明は、さらに、
(A)式(I)で表わされる少なくとも1種の化合物、
(B)式(IIa)又は(IIb)で表わされる少なくとも1種の化合物、
(C)任意に、芳香族化合物、スルトン及びエキソメチレンエチレンカーボネート、有機ホスフェート、並びにハロゲン化有機カーボネートから選択される少なくとも1種の添加剤、
(D)及び任意に少なくとも1種のリチウム塩、
及び3〜30質量ppmの水を含む溶媒混合物に関し、及びまたリチウムイオン電池における本発明に係る溶媒混合物の使用方法に関する。
The present invention further provides:
(A) at least one compound represented by formula (I),
(B) at least one compound represented by formula (IIa) or (IIb),
(C) optionally at least one additive selected from aromatic compounds, sultone and exomethylene ethylene carbonate, organic phosphates, and halogenated organic carbonates;
(D) and optionally at least one lithium salt,
And a solvent mixture comprising 3 to 30 ppm by weight of water, and also relates to the use of the solvent mixture according to the invention in a lithium ion battery.

効率的に電気エネルギーを保存する方法の探究が長い間行われている。電気エネルギーの効率的な保存は、それが有利であるときに生成され、及び必要であるときに使用される電気エネルギーを可能にする。   There has long been a search for ways to efficiently store electrical energy. Efficient storage of electrical energy allows electrical energy to be generated when it is advantageous and used when needed.

鉛蓄電池及びニッケル−カドミウム蓄電池等の蓄電池が、何十年も前から知られている。公知の鉛蓄電池及びニッケル−カドミウム蓄電池は、比較的低いエネルギー密度及びメモリ効果という不具合を有する。その不具合は、再充電性を低下させ、それゆえ鉛蓄電池及びニッケル−カドミウム蓄電池の耐用年数を低減させる。   Storage batteries such as lead storage batteries and nickel-cadmium storage batteries have been known for decades. Known lead and nickel-cadmium batteries have the disadvantages of relatively low energy density and memory effect. The failure reduces rechargeability and thus reduces the service life of lead acid and nickel-cadmium batteries.

しばしばリチウムイオン電池ともまた呼ばれるリチウムイオン蓄電池は、代替物として使用される。それらは鉛又は比較的貴重金属に基づく蓄電池よりも高いエネルギー密度を提供する。   Lithium ion batteries, often also referred to as lithium ion batteries, are used as an alternative. They provide a higher energy density than batteries based on lead or relatively precious metals.

多くのリチウムイオン電池は金属リチウムを利用するので、それらは水に敏感である。それゆえ、リチウムイオン電池で使用されるリチウム塩のために溶媒として水は論外である。代わりに、有機カーボネート、エーテル及びエステルが極性溶媒として十分に用いられる。したがって、文献は電解質のために水を含まない溶媒を用いることを推奨している(WO2007/049888等を参照乞う)。   Many lithium ion batteries utilize metallic lithium, so they are sensitive to water. Therefore, water is out of the question for the lithium salt used in lithium ion batteries. Instead, organic carbonates, ethers and esters are fully used as polar solvents. Therefore, the literature recommends the use of a water-free solvent for the electrolyte (see WO 2007/049888 etc.).

しかしながら、水を含まない溶媒は生産及び加工のためには不便である。リチウムイオン電池のために本質的に便利な多くの溶媒が、水を100ppm以上のオーダーで含む。しかしながら、そのような高い割合の水は、多くのリチウムイオン電池にとって受け入れられるものではない。リチウムイオン電池用の十分に好適な溶媒を供給する際の問題は、人工的なリチウムイオン電池のほとんどのものが、単一の溶媒ではなく溶媒混合物を含んでおり、その溶媒混合物のうちのいくつかの溶媒は、乾燥剤とのその活性が大きく異なるという事実によって複雑化している。   However, water-free solvents are inconvenient for production and processing. Many solvents that are inherently convenient for lithium ion batteries contain water on the order of 100 ppm or more. However, such a high proportion of water is not acceptable for many lithium ion batteries. The problem with supplying a sufficiently suitable solvent for lithium ion batteries is that most artificial lithium ion batteries contain a solvent mixture rather than a single solvent, and some of the solvent mixtures These solvents are complicated by the fact that their activity differs significantly from the desiccant.

WO2007/049888WO2007 / 049888

本発明は、リチウムイオン電池における電解質として好適な溶媒混合物を提供することを目的とする。本発明はさらに、リチウムイオン電池に好適な溶媒混合物の製造方法を提供することを目的とする。本発明は、最終的に良好な性能特性を有するリチウムイオン電池を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the solvent mixture suitable as an electrolyte in a lithium ion battery. Another object of the present invention is to provide a method for producing a solvent mixture suitable for a lithium ion battery. An object of the present invention is to provide a lithium ion battery having finally good performance characteristics.

私達は、この目的が冒頭に定義した製造方法によって達成されることを見出した。   We have found that this object is achieved by the manufacturing method defined at the beginning.

本発明の目的のために、リチウムイオン蓄電池は、リチウムイオン電池と呼ばれる。
本発明に係る製造方法は、
(A)式(I)で表わされる少なくとも1種の化合物
For the purposes of the present invention, a lithium ion battery is referred to as a lithium ion battery.
The manufacturing method according to the present invention includes:
(A) At least one compound represented by formula (I)

Figure 2013541140

(B)式(IIa)又は(IIb)で表わされる少なくとも1種の化合物、
Figure 2013541140

(B) at least one compound represented by formula (IIa) or (IIb),

Figure 2013541140

及び3〜30質量ppmの、好ましくは5〜25質量ppmの水を含む溶媒混合物を提供する。
Figure 2013541140

And a solvent mixture comprising 3 to 30 ppm by weight, preferably 5 to 25 ppm by weight of water.

前記式の変数は、以下:
,Rは、それぞれ同一であるか、あるいは異なっており、且つメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル等(好ましくは、メチル又はエチル)のC−C−アルキルから選択され、
は、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル等(好ましくは、メチル)のC−C−アルキルから、及びより具体的には水素から選択される
ように定義される。
The variables in the formula are:
R 1 and R 2 are the same or different, and C 1 of methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl or the like (preferably methyl or ethyl). -C 4 - is selected from alkyl,
R 3 is selected from C 1 -C 4 -alkyl of methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, etc. (preferably methyl), and more specifically from hydrogen. Are defined as follows.

本発明の一実施形態は、式(I)で表わされる化合物並びに式(IIa)及び(IIb)で表わされる化合物を、1:10〜10:1の、及び好ましくは3:1〜1:1の範囲の質量比で含む。   One embodiment of the present invention provides a compound of formula (I) and compounds of formula (IIa) and (IIb) of 1:10 to 10: 1 and preferably 3: 1 to 1: 1. It is included at a mass ratio in the range.

好ましい式(I)で表わされる化合物は、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート及びこれらの混合物、すなわち、列挙されたジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、及びメチルエチルカーボネートの化合物の少なくとも2種の混合物である。   Preferred compounds of formula (I) are dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate and mixtures thereof, ie a mixture of at least two of the listed compounds of dimethyl carbonate, diethyl carbonate and methyl ethyl carbonate. .

本発明の一実施の形態では、本発明に従って得られる溶媒混合物は、ジエチルカーボネート及びメチルエチルカーボネート等の式(I)で表わされる2種以上の化合物を含む。   In one embodiment of the present invention, the solvent mixture obtained according to the present invention comprises two or more compounds of formula (I) such as diethyl carbonate and methyl ethyl carbonate.

一実施の形態では、本発明に従って得られる溶媒混合物は式(IIa)で表わされる少なくとも1種の化合物を含むが、式(IIb)で表わされる化合物を含まない。本発明の他の実施の形態では、本発明に従って得られる溶媒混合物は式(IIb)で表わされる少なくとも1種の化合物を含むが、式(IIa)で表わされる化合物を含まない。本発明の他の実施の形態では、本発明に従って得られる溶媒混合物は式(IIa)で表わされる少なくとも1種の化合物及び式(IIb)で表わされる少なくとも1種の化合物を含む。   In one embodiment, the solvent mixture obtained according to the present invention comprises at least one compound of formula (IIa) but does not contain a compound of formula (IIb). In another embodiment of the invention, the solvent mixture obtained according to the invention comprises at least one compound of formula (IIb) but does not contain a compound of formula (IIa). In another embodiment of the invention, the solvent mixture obtained according to the invention comprises at least one compound of formula (IIa) and at least one compound of formula (IIb).

水の割合は、それ自体公知の種々の方法により決定することができる。DIN51777又はISO760:1978等の、カールフィッシャー滴定が特に好適である。   The proportion of water can be determined by various methods known per se. Karl Fischer titration, such as DIN 51777 or ISO 760: 1978, is particularly suitable.

本発明に従って得られる溶媒混合物は、
(C)芳香族化合物、スルトン及びエキソメチレンエチレンカーボネート、ハロゲン化有機カーボネート、有機ホスフェートから選択される少なくとも1種の添加剤、及び/又は
(D)少なくとも1種のリチウム塩
等のさらなる成分を含んでいてもよい。
The solvent mixture obtained according to the invention is
(C) at least one additive selected from aromatic compounds, sultone and exomethylene ethylene carbonate, halogenated organic carbonates, organic phosphates, and / or (D) at least one lithium salt You may go out.

従って、本発明の目的のための“溶媒混合物”は、塩を含まない溶媒混合物のみならず、溶媒混合物中でのリチウム塩溶液にもまた当てはまる。   Thus, “solvent mixtures” for the purposes of the present invention apply not only to salt-free solvent mixtures, but also to lithium salt solutions in solvent mixtures.

添加剤として好適な芳香族化合物の例は、ビフェニル、シクロヘキシルベンゼン及び1,4−ジメトキシベンゼンである。   Examples of aromatic compounds suitable as additives are biphenyl, cyclohexylbenzene and 1,4-dimethoxybenzene.

スルトンは置換されていてもよく、又は置換されていなくてもよい。好適なスルトンの例は、ブタンスルトン及びプロピレンスルホン、式(III)、   The sultone may be substituted or unsubstituted. Examples of suitable sultone are butane sultone and propylene sulfone, formula (III),

Figure 2013541140

及び特に1分子あたり少なくとも1個のC−C二重結合を有するスルトンである。置換されたスルトンの例は1−フェニル−1,3−ブタンスルホンである。
Figure 2013541140

And in particular sultone with at least one C—C double bond per molecule. An example of a substituted sultone is 1-phenyl-1,3-butanesulfone.

エキソメチレンエチレンカーボネートの例は、特に式(IV)   Examples of exomethylene ethylene carbonate are especially those of the formula (IV)

Figure 2013541140

[式中、R及びRはそれぞれ異なっているか、又は同一であることができ、且つそれぞれC−C10アルキル及び水素から選択される]で表わされる化合物である。好ましい一実施の形態では、R及びRは共にメチルである。
Figure 2013541140

Wherein R 4 and R 5 are each different or the same and are each selected from C 1 -C 10 alkyl and hydrogen. In one preferred embodiment, R 4 and R 5 are both methyl.

ハロゲン化、より具体的にはフッ素化した有機化合物は、1分子あたり少なくとも1個のハロゲン原子を、好ましくは1分子あたり1個以上のハロゲン原子を有する環状又は非環状の有機カーボネートを含む。ハロゲン原子は好ましくは塩素であり、より好ましくはフッ素である。例えば、以下の式:   Halogenated, more specifically fluorinated organic compounds include cyclic or acyclic organic carbonates having at least one halogen atom per molecule, preferably one or more halogen atoms per molecule. The halogen atom is preferably chlorine, more preferably fluorine. For example, the following formula:

Figure 2013541140

で表わされるフルオロエチレンカーボネート及びジフルオロエチレンカーボネートが挙げられる。
Figure 2013541140

And fluoroethylene carbonate and difluoroethylene carbonate represented by the formula:

有機ホスフェートは、1種以上の有機アルコールとの、好ましくは1種の有機アルコールとのリン酸のトリエステルを含む。有用な有機アルコールは、置換又は非置換のアルカノール、及び置換又は非置換のフェノール等を含む。有機ホスフェートの好適な例は、トリス(クロロエチル)ホスフェート、トリス(3−クロロプロピル)ホスフェート、トリス(2−イソプロピル)ホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリス(ω,ω’−ジクロロイソプロピル)ホスフェート、トリス(2−エチルヘキシル)ホスフェート、レゾルシノールビス(ジフェニルホスフェート)、モノ−,ビス−及びトリス(イソプロピルフェニル)ホスフェート(“イソプロピル化トリフェニルホスフェート”)、及びビスフェノールAジフェニルホスフェートである。有機ホスフェートは難燃剤として機能し得る。   The organic phosphate comprises a triester of phosphoric acid with one or more organic alcohols, preferably with one organic alcohol. Useful organic alcohols include substituted or unsubstituted alkanols, substituted or unsubstituted phenols, and the like. Suitable examples of organic phosphates include tris (chloroethyl) phosphate, tris (3-chloropropyl) phosphate, tris (2-isopropyl) phosphate, triphenyl phosphate, tricresyl phosphate, tris (ω, ω′-dichloroisopropyl). Phosphate, tris (2-ethylhexyl) phosphate, resorcinol bis (diphenyl phosphate), mono-, bis- and tris (isopropylphenyl) phosphate ("isopropylated triphenyl phosphate"), and bisphenol A diphenyl phosphate. Organic phosphates can function as flame retardants.

メラミン及び尿素は、他の好適な難燃剤の例である。   Melamine and urea are examples of other suitable flame retardants.

本発明の一実施の形態は、本発明に従って得られた溶媒混合物の合計に対して全部で0〜30質量%の、好ましくは1〜10質量%の範囲の添加剤(C)を添加することを含む。   In one embodiment of the present invention, the additive (C) is added in a total amount of 0 to 30% by weight, preferably 1 to 10% by weight, based on the total solvent mixture obtained according to the present invention. including.

一変形例では、溶媒混合物を製造するための本発明により提供される方法は、少なくとも以下の3個の工程を含む:
(a)上記成分(A)、(B)及び使用する場合は(C)を互いに攪拌すること等により混合する工程。予備乾燥した、又は市販の成分(A)、(B)及び使用する場合は(C)を用いることができる。
(b)その混合物を少なくとも1種のイオン交換体又は好ましくは分子篩を介して乾燥する工程。
(c)イオン交換体又は分子篩から乾燥した溶媒混合物を分離する工程。
(d)第4番目の、少なくとも1種のリチウム塩又は成分(C)を添加する任意の工程。
In one variation, the method provided by the present invention for producing a solvent mixture comprises at least the following three steps:
(A) A step of mixing the components (A) and (B) and, when used, (C) by stirring each other. Pre-dried or commercially available components (A), (B) and (C) when used can be used.
(B) drying the mixture through at least one ion exchanger or preferably through a molecular sieve.
(C) A step of separating the dried solvent mixture from the ion exchanger or molecular sieve.
(D) A fourth optional step of adding at least one lithium salt or component (C).

他の変形例では、溶媒混合物を製造するための本発明により提供される方法は、少なくとも以下の3個の工程を含む:
i.成分(A)、(B)及び使用する場合は(C)の少なくとも1個を、個別に、少なくとも1種のイオン交換体又は分子篩を介して乾燥する工程、
ii.工程(i)で乾燥した成分からイオン交換体又は分子篩をそれぞれ分離する工程、及び
iii.成分(A)、(B)、使用する場合は(C)及び使用する場合は少なくとも1種のリチウム塩を、互いに混合する工程。
In another variation, the method provided by the present invention for producing a solvent mixture comprises at least the following three steps:
i. Drying at least one of components (A), (B) and, if used, (C), individually, via at least one ion exchanger or molecular sieve;
ii. Separating the ion exchanger or molecular sieve from the components dried in step (i), respectively, and iii. Mixing the components (A), (B), (C) if used and at least one lithium salt if used together.

この変形例では、前記乾燥工程に全ての成分(A)、(B)及び使用する場合は(C)を投入する必要は無い。これらの成分の1種、1種以上、又は全部の乾燥が、混合後にこれらの成分び少なくとも1種のリチウム塩(D)の溶媒混合物が本発明に係る割合の水を含むように実施されなければならない。   In this modification, it is not necessary to add all the components (A) and (B) and (C) when used in the drying step. One, one or more or all of these components must be dried such that after mixing, the solvent mixture of these components and at least one lithium salt (D) contains a proportion of water according to the present invention. I must.

工程(i)に従った個々の成分の乾燥は工程(b)による溶媒混合物の乾燥に対応する方法で実施される。同様に、工程(ii)に従ったイオン交換体又は分子篩からの乾燥した個々の成分の分離は、工程(c)によるイオン交換体又は分子篩からの乾燥した溶媒混合物の分離に対応する方法で実施される。最後に、工程(iii)に従った個々の成分の混合は、工程(a)による混合に対応する方法で実施される。   The drying of the individual components according to step (i) is carried out in a manner corresponding to the drying of the solvent mixture according to step (b). Similarly, the separation of the dried individual components from the ion exchanger or molecular sieve according to step (ii) is carried out in a manner corresponding to the separation of the dried solvent mixture from the ion exchanger or molecular sieve according to step (c). Is done. Finally, the mixing of the individual components according to step (iii) is carried out in a manner corresponding to the mixing according to step (a).

工程(a)、(b)及び(c)を、より具体的に説明する。   Steps (a), (b) and (c) will be described more specifically.

成分(A)、(B)及び使用する場合は(C)の混合は、所望の温度で実施し得る。   Mixing of components (A), (B) and (C), if used, can be carried out at the desired temperature.

工程(a):
本発明の一実施の形態は、10〜100℃の範囲の温度での混合を含む。
Step (a):
One embodiment of the invention includes mixing at a temperature in the range of 10-100 ° C.

本発明の一実施の形態は、最も融点の高い成分(A)又は(B)の融点を少なくとも1℃超える温度での混合を含む。   One embodiment of the present invention includes mixing at a temperature at least 1 ° C. above the melting point of the highest melting component (A) or (B).

混合操作のための上限温度は、溶媒混合物の中で最も揮発性の成分の揮発性によって決定される。溶媒混合物の最も揮発性の成分の沸点を下回る温度で混合されることが好ましい。   The upper temperature limit for the mixing operation is determined by the volatility of the most volatile components in the solvent mixture. It is preferred to mix at a temperature below the boiling point of the most volatile component of the solvent mixture.

所望の圧力で混合を実施することができ、大気圧が好ましい。混合の持続時間は、例えば、5分から最大24時間までの範囲で選択され得る。   Mixing can be carried out at the desired pressure, and atmospheric pressure is preferred. The duration of mixing can be selected, for example, in the range of 5 minutes up to 24 hours.

工程(b):
イオン交換体及び分子篩はそれ自体知られている。
Step (b):
Ion exchangers and molecular sieves are known per se.

以下、分子篩は、好ましくは、球(ビーズ)、粉末、又は棒の形態をとり得る天然及び合成のゼオライトから選択される。4Åの分子篩、より好ましくは3Åの分子篩が用いられることが好ましい。   In the following, the molecular sieve is preferably selected from natural and synthetic zeolites which may take the form of spheres (beads), powders or rods. It is preferable to use a 4Å molecular sieve, more preferably a 3Å molecular sieve.

イオン交換体は、ビーズ又は棒の形態等の成形品として、粉末として、又はカラムとして使用することができる。成形品、特に、ビーズ等の成形品を用いることが好ましい。   The ion exchanger can be used as a molded product in the form of beads or rods, as a powder, or as a column. It is preferable to use a molded product, particularly a molded product such as beads.

本発明の一実施の形態は、カチオン性イオン交換体を用いることを含む。   One embodiment of the invention includes using a cationic ion exchanger.

本発明の一実施の形態では、イオン交換体又は分子篩は、少なくとも部分的にリチウム化されたイオン交換体又は少なくとも部分的にリチウム化された分子篩からそれぞれ選択される。少なくとも部分的にリチウム化されたイオン交換体は、H及び/又はNa又はKがLiによって非常に実質的に置換されたカチオン性イオン交換体を含む。本発明の他の実施の形態では、イオン交換体又は分子篩は(部分的にさえも)リチウム化されていないものが用いられる。 In one embodiment of the invention, the ion exchanger or molecular sieve is selected from an at least partially lithiated ion exchanger or an at least partially lithiated molecular sieve, respectively. At least partially lithiated ion exchangers include cationic ion exchangers in which H + and / or Na + or K + are very substantially substituted by Li + . In other embodiments of the invention, ion exchangers or molecular sieves are used (even partially) that are not lithiated.

本発明の一実施の形態は、工程(a)からの溶媒混合物を、溶媒混合物中における分子篩又はイオン交換体の懸濁液を連続的に又は特定の間隔で攪拌すること等により、分子篩又は好ましくはイオン交換体と混合し、その分子篩又はイオン交換体を溶媒混合物と作用させることを可能とすることを含む。攪拌の代わりに振盪又はポンプ循環もまた用いることができる。   One embodiment of the present invention is preferably a molecular sieve or preferably a mixture of the solvent from step (a), such as by stirring a molecular sieve or suspension of ion exchangers in the solvent mixture continuously or at specific intervals. Includes mixing with an ion exchanger and allowing the molecular sieve or ion exchanger to interact with the solvent mixture. Instead of stirring, shaking or pump circulation can also be used.

他の実施形態は、溶媒混合物を固定相としてイオン交換体/分子篩を含む塔又はフィルタ領域に施し、その後、その溶媒混合物をその塔/フィルタに通過させることを可能とすること(例えば、重力下で、又はポンピングにより増大させることで)により、イオン交換体/分子篩を溶媒混合物と作用させることを含む。   Other embodiments allow the solvent mixture to be applied as a stationary phase to a column or filter region containing the ion exchanger / molecular sieve and then allow the solvent mixture to pass through the column / filter (eg, under gravity Or by increasing by pumping) the ion exchanger / molecular sieve with the solvent mixture.

化学的乾燥剤の不存在下でイオン交換体又は分子篩を溶媒混合物に作用させることが好ましい。本発明の目的のための化学的乾燥剤は、強酸性、強アルカリ性、又は強還元性の乾燥剤であり、より具体的には低分子量の化合物、塩及び元素から選択される。既知の酸性乾燥剤は、例えば、トリメチルアルミニウム等のアルミニウムアルキル、また、五酸化リン、及び濃硫酸を含む。既知の塩基性乾燥剤は、炭酸カリウム及びCaH等を含む。既知の還元性乾燥剤は、元素ナトリウム、元素カリウム、及びナトリウム−カリウム合金等を含む。 It is preferred to allow the ion exchanger or molecular sieve to act on the solvent mixture in the absence of a chemical desiccant. The chemical desiccant for the purposes of the present invention is a strongly acidic, strongly alkaline or strongly reducing desiccant, more specifically selected from low molecular weight compounds, salts and elements. Known acidic desiccants include, for example, aluminum alkyls such as trimethylaluminum, and also phosphorus pentoxide and concentrated sulfuric acid. Known basic desiccants include potassium carbonate, CaH 2 and the like. Known reducing desiccants include elemental sodium, elemental potassium, sodium-potassium alloys, and the like.

本発明の一実施の形態は4〜100℃の範囲の、好ましくは15〜40℃の範囲の、より好ましくは20〜30℃の範囲の温度で工程(c)を行うことを含む。   One embodiment of the present invention comprises performing step (c) at a temperature in the range of 4-100 ° C, preferably in the range of 15-40 ° C, more preferably in the range of 20-30 ° C.

本発明の一実施の形態では、イオン交換体又は分子篩が溶媒混合物と作用することが許される時間は、数分(例えば、少なくとも5分)から数日(好ましくは24時間以下、及びより好ましくは1〜6時間の範囲)の範囲である。   In one embodiment of the invention, the time allowed for the ion exchanger or molecular sieve to interact with the solvent mixture is from a few minutes (eg, at least 5 minutes) to a few days (preferably less than 24 hours, and more preferably 1 to 6 hours).

本発明の一実施の形態では、イオン交換体又は分子篩は塔に充填した後に用いられる。この種の実施形態は0.1〜50m/h、及び好ましくは0.5〜15m/hの線流速(流速/空塔の塔断面)で好ましくは運転される。   In one embodiment of the invention, the ion exchanger or molecular sieve is used after filling the tower. This type of embodiment is preferably operated at a linear flow rate (flow rate / empty tower cross section) of 0.1 to 50 m / h, and preferably 0.5 to 15 m / h.

工程(c)の実行中に、乾燥の進行がカールフィッシャー滴定により追跡されるように、少量の溶媒混合物が1回以上除去され得る。   During the execution of step (c), a small amount of the solvent mixture can be removed one or more times so that the progress of drying is followed by Karl Fischer titration.

攪拌又は振とうは最低限に維持されることが好ましい。過度に激しい攪拌/振とうは分子篩又はイオン交換体の部分的な崩壊をもたらし得る。そして、これはろ過による除去に問題を生じさせることがある。   Agitation or shaking is preferably kept to a minimum. Excessive vigorous stirring / shaking can result in partial collapse of the molecular sieve or ion exchanger. And this can cause problems for removal by filtration.

イオン交換体/分子篩の作用は、溶媒混合物からの水及び酸の存在の痕跡の実質的な除去をもたらす。しかしながら、若干の水が溶媒中に残る。   The action of the ion exchanger / molecular sieve results in substantial removal of traces of the presence of water and acid from the solvent mixture. However, some water remains in the solvent.

工程(c)
溶媒混合物に対する分子篩又はイオン交換体の作用の後、分子篩又はイオン交換体を分離することが必要である。工程(c)における分離は、溶媒混合物の蒸留若しくはデカンテーション、又は好ましくはろ過により達成され得る。
Step (c)
After the action of the molecular sieve or ion exchanger on the solvent mixture, it is necessary to separate the molecular sieve or ion exchanger. Separation in step (c) can be achieved by distillation or decantation of the solvent mixture, or preferably by filtration.

工程(c)は好ましくは乾燥窒素下又は乾燥アルゴン下等の不活性ガス下で実施される。しかしながら、乾燥した不活性ガスの代わりに、工程(c)は乾燥空気下でもまた実施され得る。   Step (c) is preferably carried out under an inert gas such as dry nitrogen or dry argon. However, instead of dry inert gas, step (c) can also be carried out under dry air.

溶媒混合物が固定相としてイオン交換体/分子篩を含む塔又はフィルタ表面に施され、その後、工程(b)及び(c)を同時に実施させるためにその溶媒混合物をカラム/フィルタ量で通過させることを可能とする変形の選択は、同様に本発明の領域の範囲内である。   The solvent mixture is applied to the column or filter surface containing the ion exchanger / molecular sieve as a stationary phase, and then the solvent mixture is passed through the column / filter amount to perform steps (b) and (c) simultaneously. The selection of possible variants is likewise within the scope of the invention.

ビーズ又は棒等の形態で分子篩/イオン交換体を使用する場合、フィルタ材料の細孔径は好ましくは分子篩/イオン交換体の平均粒径に適合される。   When using a molecular sieve / ion exchanger in the form of beads or rods, the pore size of the filter material is preferably matched to the average particle size of the molecular sieve / ion exchanger.

一変形は、工程(c)後に全体又は一部として、1種以上の成分(C)を添加することを含む。   One variation involves adding one or more components (C) in whole or in part after step (c).

工程(d)
所望であれば、少なくとも1種のリチウム塩(D)を、工程(d)中で添加することができ、そして好ましくは溶解させることができる。好適なリチウム塩(D)は本発明により得られる溶媒混合物中に十分に、例えば、室温で少なくとも1g/lで、溶解されなければならない。好適なリチウム塩(D)の例は、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiCFSO、LiC(C2n+1SO、リチウムビスオキサラートボラート、リチウムジフルオルビスオキサラートボラート、LiN(C2n+1SO等のリチウムイミド(ここで、nは1〜20の整数である)、LiN(SOF)、LiSiF、LiSbF、LiAlCl、及び一般式(C2n+1SOXLi
[式中、mは以下のように定義される:
m=1、Xが酸素及び硫黄から選択される場合
m=2、Xが窒素及びリンから選択される場合、及び
m=3、Xが炭素及びケイ素から選択される場合]で表わされる塩である。
Step (d)
If desired, at least one lithium salt (D) can be added in step (d) and preferably dissolved. Suitable lithium salts (D) must be sufficiently dissolved in the solvent mixture obtained according to the invention, for example at least 1 g / l at room temperature. Examples of suitable lithium salts (D) are LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiC (C n F 2n + 1 SO 2 ) 3 , lithium bisoxalate borate, lithium difluorobisoxa Ratoborato, LiN (C n F 2n + 1 SO 2) 2 and lithium imide (where, n is an integer of 1~20), LiN (SO 2 F ) 2, LiSiF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, And the general formula (C n F 2n + 1 SO 2 ) m XLi
[Where m is defined as follows:
m = 1, when X is selected from oxygen and sulfur, m = 2, when X is selected from nitrogen and phosphorus, and m = 3, when X is selected from carbon and silicon] is there.

好ましく処方される塩は、LiC(CFSO、LiN(CFSO、LiPF、LiBF及びLiClOから選択され、LiPF及びLiN(CFSOが特に好ましい。 Preferably formulated salts are selected from LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiPF 6 , LiBF 4 and LiClO 4, especially LiPF 6 and LiN (CF 3 SO 2 ) 2 preferable.

工程(d)でリチウム塩(D)を添加することに加えて、溶媒混合物は、加熱され、及び/又はリチウム塩の溶解を促進させる振とう、攪拌又はポンプ循環等のさらなる方法に付され得る。   In addition to adding the lithium salt (D) in step (d), the solvent mixture can be heated and / or subjected to further methods such as shaking, stirring or pumping to facilitate dissolution of the lithium salt. .

一実施の形態は、本発明により得られる溶媒混合物合計に対して1〜30質量%のリチウム塩(D)の添加を含むことができ、10〜20質量%の範囲であることが好ましい。   One embodiment can include the addition of 1-30 wt% lithium salt (D), preferably in the range of 10-20 wt%, based on the total solvent mixture obtained by the present invention.

本発明の一変形では、1種以上の添加剤(C)を工程(a)〜(c)の実施後に添加することができる。しかしながら、当該添加剤(C)が本発明により得られる溶媒混合物の水含量を合計で30質量ppm超に上昇させない場合にのみ賢明である。   In a variant of the invention, one or more additives (C) can be added after carrying out steps (a) to (c). However, it is only advisable if the additive (C) does not raise the total water content of the solvent mixture obtained according to the invention to more than 30 ppm by mass.

本発明の一変形では、少なくとも1種のさらなる成分(B)を、最初に成分(A)と混合された成分(B)を超えて添加することができる。   In one variant of the invention, at least one further component (B) can be added beyond component (B) initially mixed with component (A).

本発明の方法により得られる溶媒混合物はリチウムイオン電池の製造に、及び製造のために非常に好適である。   The solvent mixture obtained by the method of the present invention is very suitable for and for the production of lithium ion batteries.

本発明は、さらに
(A)式(I)で表わされる少なくとも1種の化合物
The present invention further provides (A) at least one compound represented by formula (I)

Figure 2013541140

(B)式(IIa)又は(IIb)で表わされる少なくとも1種の化合物、
Figure 2013541140

(B) at least one compound represented by formula (IIa) or (IIb),

Figure 2013541140

(C)任意に、芳香族化合物、スルトン、エキソメチレンエチレンカーボネート、有機ホスフェート、メラミン、尿素及びハロゲン化有機カーボネートから選択される少なくとも1種の添加剤、特に、1種以上のフッ素化有機カーボネート、
(D)任意に、少なくとも1種のリチウム塩、
及び3〜30質量ppmの水、好ましくは5〜25質量ppmの水を含む溶媒混合物であって、
上記変数が、以下:
,Rは、それぞれ同一であるか、あるいは異なっており、且つC−C−アルキルから選択され、
が、水素及びC−C−アルキルから選択される
ように定義されること特徴とする溶媒混合物を提供する。
Figure 2013541140

(C) optionally at least one additive selected from aromatic compounds, sultone, exomethylene ethylene carbonate, organic phosphates, melamine, urea and halogenated organic carbonates, in particular one or more fluorinated organic carbonates,
(D) optionally at least one lithium salt;
And 3 to 30 ppm by weight of water, preferably 5 to 25 ppm by weight of water,
The above variables are as follows:
R 1 and R 2 are each the same or different and are selected from C 1 -C 4 -alkyl;
Providing a solvent mixture, characterized in that R 3 is defined as selected from hydrogen and C 1 -C 4 -alkyl.

本発明に係る溶媒混合物は、上記本発明に係る方法により有利に得られる。   The solvent mixture according to the present invention is advantageously obtained by the method according to the present invention.

成分(A)、(B)及び水並びに任意の成分(C)及び(D)は上記の通りである。   Components (A), (B) and water and optional components (C) and (D) are as described above.

本発明の一実施の形態では、本発明に係る溶媒混合物は、アルコール又は一級若しくは二級アミン等のプロトン性有機化合物の測定可能な割合を含んでいない。   In one embodiment of the invention, the solvent mixture according to the invention does not contain measurable proportions of alcohols or protic organic compounds such as primary or secondary amines.

本発明の一実施の形態では、本発明に係る溶媒混合物は50質量ppm以下、好ましくは20質量ppm以下、及びより好ましくは10質量ppmのプロトン性有機化合物を含む。   In one embodiment of the invention, the solvent mixture according to the invention comprises 50 ppm by mass or less, preferably 20 ppm by mass or less, and more preferably 10 ppm by mass of protic organic compound.

本発明の一実施の形態では、本発明に係る溶媒混合物は、
全部で9〜90質量%の、好ましくは20〜80質量%の式(I)で表わされる化合物、
全部で9〜90質量%の、好ましくは20〜80質量%の式(IIa)又は(IIb)で表わされる化合物、
3〜30質量ppmの、好ましくは5〜25ppmの水、
全部で0〜30質量%の、好ましくは1〜10質量%の添加剤(C)、
全部で0〜30質量%の、好ましくは10〜20質量%のリチウム塩(D)を含む。
In one embodiment of the invention, the solvent mixture according to the invention comprises
A total of 9 to 90% by weight, preferably 20 to 80% by weight of compounds of the formula (I),
A total of 9 to 90% by weight, preferably 20 to 80% by weight of compounds of the formula (IIa) or (IIb),
3-30 ppm by weight, preferably 5-25 ppm water,
0-30% by weight in total, preferably 1-10% by weight of additive (C),
A total of 0 to 30% by mass, preferably 10 to 20% by mass of lithium salt (D) is contained.

本発明の一実施の形態では、式(I)で表わされる化合物はジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、及びこれらの混合物、すなわち、列挙した化合物であるジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート及びメチルエチルカーボネートの少なくとも2種の混合物から選択される。   In one embodiment of the invention, the compound of formula (I) is dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, and mixtures thereof, ie, the listed compounds dimethyl carbonate, diethyl carbonate and methyl ethyl carbonate. It is selected from at least two mixtures.

本発明の一実施の形態では、本発明に係る溶媒混合物は式(IIa)で表わされる少なくとも1種の化合物及び式(IIb)で表わされる少なくとも1種の化合物を含む。   In one embodiment of the invention, the solvent mixture according to the invention comprises at least one compound of the formula (IIa) and at least one compound of the formula (IIb).

本発明の一実施の形態では、本発明に係る溶媒混合物はLiPF、LiBF、LiN(CFSO、LiClO、リチウムビスオキサラートボラート、リチウムジフルオルオキサラートボラート、LiAsF、LiN(FSO、LiC(CFSO、LiN(CSOから選択される少なくとも1種のリチウム塩(D)を含み、LiPF、LiBF、LiN(CFSO及びリチウムビスオキサラートボラート(LiBOB)であることが好ましい。 In one embodiment of the present invention, the solvent mixture according to the present invention is LiPF 6 , LiBF 4 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiClO 4 , lithium bisoxalate borate, lithium difluorooxalate borate, LiAsF. 6 , LiN (FSO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2, at least one lithium salt (D) selected from LiPF 6 , LiBF 4 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 and lithium bisoxalate borate (LiBOB) are preferred.

リチウム塩(D)は0.1M〜3Mの、好ましくは0.5M〜1.5Mの濃度で溶媒混合物に添加することができる。   The lithium salt (D) can be added to the solvent mixture at a concentration of 0.1M to 3M, preferably 0.5M to 1.5M.

本発明の一実施の形態における本発明に係る溶媒混合物は、全部で50質量ppm未満の式(I)、(IIa)及び/又は(IIb)で表わされる化合物の分解生成物を含む。その分解生成物は、例えば、脂肪族C−C−アルカノール、エチレングリコール又は一般式 In one embodiment of the present invention, the solvent mixture according to the present invention contains a total of less than 50 ppm by mass of decomposition products of the compounds represented by formulas (I), (IIa) and / or (IIb). The decomposition products are, for example, aliphatic C 1 -C 4 -alkanols, ethylene glycol or the general formula

Figure 2013541140

[式中、Rはそれぞれ上記の通りである。]で表わされる化合物である。
Figure 2013541140

[Wherein R 3 is as defined above. ] It is a compound represented by this.

脂肪族C−C−アルカノール、エチレングリコール又は上記の式の化合物等の分解生成物はガスクロマトグラフィ等によって検出可能である。 Decomposition products such as aliphatic C 1 -C 4 -alkanols, ethylene glycol, or compounds of the above formula can be detected by gas chromatography or the like.

好ましい実施の形態における本発明に係る溶媒混合物は、式(I)、(IIa)及び/又は(IIb)で表わされる化合物中に測定可能な割合の分解生成物を含まない。   The solvent mixture according to the invention in a preferred embodiment does not contain measurable proportions of degradation products in the compounds of formula (I), (IIa) and / or (IIb).

本発明に係る溶媒混合物はリチウムイオン電池の製造に及び製造のために非常に有用である。したがって、本発明はさらに、リチウムイオン電池の製造の際又は製造のための本発明に係る溶媒混合物の使用方法を提供する。本発明はさらに、本発明に係る溶媒混合物を含むリチウムイオン電池を提供する。本発明に係るリチウムイオン電池は良好なサイクル性と優れた安定性とを示す。そのリチウムイオン電池は、少なくとも1種のリチウム塩(D)を含む等の本発明に係る溶媒混合物を利用する。   The solvent mixture according to the invention is very useful for and for the production of lithium ion batteries. Accordingly, the present invention further provides a method for using the solvent mixture according to the present invention during or for the production of lithium ion batteries. The present invention further provides a lithium ion battery comprising the solvent mixture according to the present invention. The lithium ion battery according to the present invention exhibits good cycleability and excellent stability. The lithium ion battery utilizes a solvent mixture according to the present invention that includes at least one lithium salt (D).

本発明に係るリチウムイオン電池は、例えば、遷移金属混合酸化物に基づく(LiMnO、LiCoO、LiNiOに基づく等の、Li1+w(NiCoMn1−a−b1−wに基づく)1種以上のカソードを含んでも良い。ここで、wは0〜0.2の範囲内であることができ(好ましくは最大0.1まで)、a及びbは、0〜1の範囲の数から選択される。但し、a+b≦1の条件に従う。 Lithium ion battery according to the present invention, for example, based on transition metal mixed oxide (such as based on LiMnO 2, LiCoO 2, LiNiO 2 , Li 1 + w (Ni a Co b Mn 1-a-b) 1-w O One or more cathodes (based on 2 ) may be included. Here, w can be in the range of 0-0.2 (preferably up to a maximum of 0.1), and a and b are selected from a number in the range of 0-1. However, it follows the condition of a + b ≦ 1.

遷移金属混合酸化物に基づくカソードは、例えば炭素を、カーボンブラック、すす、グラファイト、グラフェン等の導電性の形態で、又はカーボンナノチューブとしてさらに含んでも良い。   Cathodes based on transition metal mixed oxides may further include, for example, carbon in a conductive form such as carbon black, soot, graphite, graphene, or as carbon nanotubes.

本発明に係る電池中のカソードは、例えば、高分子結合剤等の結合剤をさらに含んでも良い。特に好適な高分子結合剤は、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンとの共重合体、及びポリアクリロニトリルである。   The cathode in the battery according to the present invention may further contain a binder such as a polymer binder. Particularly suitable polymer binders are polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene, copolymers of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene, copolymers of tetrafluoroethylene and vinylidene fluoride, and polyacrylonitrile. It is.

本発明に係るリチウムイオン電池はそれ自体公知の材料からなるアノードを、好ましくは実質的にグラファイトをさらに含んでもよい。本発明に係るリチウムイオン電池は、1個以上の隔離板、1個以上の集電器及び筐体等の、慣用の構成要素をさらに含んでもよい。   The lithium ion battery according to the present invention may further comprise an anode made of a material known per se, preferably substantially graphite. The lithium ion battery according to the present invention may further include conventional components such as one or more separators, one or more current collectors, and a housing.

本発明の他の実施の形態では、本発明に係るリチウムイオン電池は、いわゆるリチウム空気電池、すなわち、リチウムの大気酸素との可逆反応により酸化物又は過酸化物を形成する(すなわち、LiO又はLiを形成する)原理に基づく電池から選択され得る。本発明の他の実施の形態における本発明に係るリチウムイオン電池は、リチウム硫黄電池、すなわち、硫黄のポリスルフィドイオンを介したS2−(S2−はセルが充電されたときに再酸化される)への反応に基づく電池から選択されても良い。 In another embodiment of the present invention, the lithium ion battery according to the present invention is a so-called lithium air battery, that is, an oxide or a peroxide is formed by a reversible reaction of lithium with atmospheric oxygen (that is, Li 2 O Or a battery based on the principle of forming Li 2 O 2 . The lithium ion battery according to the present invention in another embodiment of the present invention is a lithium-sulfur battery, that is, S 2− (S 2− is re-oxidized when the cell is charged) via sulfur polysulfide ions. May be selected from batteries based on the reaction to

本発明を、実施例によって説明する。   The invention is illustrated by examples.

ppmの値は、全て質量ppmに基づく。決定は、DIN51777又はISO760:1978どおりに、電量的検出を伴うカールフィッシャー滴定による。   All ppm values are based on ppm by mass. The determination is by Karl Fischer titration with coulometric detection as per DIN 51777 or ISO 760: 1978.

I.本発明に係るリチウムイオン電池の製造
I.1 本発明に係る溶媒混合物LGM.1の製造
HS1000フィルタ上で、アルミノシリケートに基づくゼオライトであって、平均粒径16mmのビーズ形態の、Sylobead(登録商標)MS564Cとして市販されている3Åの分子篩37kgを、吸込フィルタであるそのフィルタ表面上のフィルタ上で、1MPa(10bar)で114時間かけて150℃に加熱することにより活性化した。
I. Production of lithium ion battery according to the present invention 1 Solvent mixture LGM. Manufacture of 1 Zeolite based aluminosilicate on HS1000 filter, in the form of beads having an average particle size of 16 mm, 3 kg of molecular sieve 37 kg marketed as Sylobeed® MS564C, its filter surface being a suction filter It was activated by heating to 150 ° C. over 114 hours at 1 MPa (10 bar) on the upper filter.

以下のものを、ポンプ回路内の吸込フィルタに接続された攪拌容器中で、乾燥アルゴン下で25℃で混合した。   The following were mixed at 25 ° C. under dry argon in a stirred vessel connected to a suction filter in the pump circuit.

78.2kgのエチレンカーボネート(II.a.1)、水含量:20ppm
97.6kgのエチルメチルカーボネート(I.1)、水含量:53ppm
こうして得られる有機カーボネートの混合物を、吸込フィルタ内の分子篩を介してポンプ循環させた。7.5時間後に、15ppmとして決定された水含量を有する本発明に係る溶媒混合物を得た。それ用い、リチウム塩を含む本発明に係る溶媒混合物LGM.1を得るための、31.0kgのLiPF及び4.4kgのビニレンカーボネートを溶解させた。
78.2 kg of ethylene carbonate (II.a.1), water content: 20 ppm
97.6 kg of ethyl methyl carbonate (I.1), water content: 53 ppm
The organic carbonate mixture thus obtained was pumped through a molecular sieve in a suction filter. After 7.5 hours, a solvent mixture according to the invention having a water content determined as 15 ppm was obtained. As a result, the solvent mixture LGM. In order to obtain 1, 31.0 kg LiPF 6 and 4.4 kg vinylene carbonate were dissolved.

I.2 本発明に係るリチウムイオン電池用電極の製造
I.2.1 カソードの製造
以下のもの:
89gのLi1.01Ni0.5Co0.2Mn0.32.01
5gのPVdF(Aldrich由来)
3gのカーボンブラック(Super−P(登録商標)、Timcal由来)
3gのカーボンブラック(KS6、Timcal由来)
を、100gのNMPの添加と共に、はちみつ様の懸濁液が形成されるまでアルゴン下で乳鉢中で混合した。はちみつ様の懸濁液をアルミニウム箔上にブレード塗布し、120℃で16時間乾燥した。こうして得られた乾燥カソード塊の層厚は40μmであった。その層を圧延し、それを25%単位で30μmに圧縮した。次に、電極を50mm×50mmの寸法で切断し、計量し、Al集電コレクタに溶接し、そして真空下、120℃でもう一度乾燥した。
カソードのための決定した活性塊は225mgであった。
I.2.2 本発明に係るリチウムイオン電池の製造
I.2.1からの乾燥電極をアルゴン充填したグローブボックスに移した。グローブボックス内では、以下の操作を行った:アノードを、その塗布された側面を上にしてヒートシール可能なPET/Al/PE複合フィルム(NEFAB)上に配置し、約500μLのLGM.1を滴らせた。寸法55mm×55mmのポリオレフィン隔離板(セルガード)を電解質で湿らせた電極の中央に折り目無く配置し、同様にLGM.1を滴らせた。次に、カソードに同様にLGM.1を滴らせ、その塗布された側面を下にしてその隔離板の中央に配置した。最後に、過剰量のLGM.1を拭き取り、積層物(PET/Al/PE複合フィルム、アノード、隔離板、カソード)をヒートシール可能なPET/Al/PE複合フィルムで包み、ヒートシール装置を用いて四辺で密封した。
I. 2 Production of Lithium Ion Battery Electrode According to the Present Invention 2.1 Manufacture of the cathode The following:
89 g Li 1.01 Ni 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2.01
5 g PVdF (from Aldrich)
3 g of carbon black (Super-P (registered trademark), derived from Timcal)
3g of carbon black (from KS6, Timcal)
Were mixed in a mortar under argon with the addition of 100 g of NMP until a honey-like suspension was formed. The honey-like suspension was blade coated onto aluminum foil and dried at 120 ° C. for 16 hours. The layer thickness of the dry cathode mass thus obtained was 40 μm. The layer was rolled and compressed to 30 μm in 25% increments. The electrode was then cut to a size of 50 mm x 50 mm, weighed, welded to an Al current collector and dried once again at 120 ° C under vacuum.
The determined active mass for the cathode was 225 mg.
I. 2.2 Manufacture of lithium ion battery according to the present invention The dry electrode from 2.1 was transferred to an argon filled glove box. Within the glove box, the following operation was performed: the anode was placed on a heat-sealable PET / Al / PE composite film (NEFAB) with its coated side up and about 500 μL of LGM. 1 was dripped. A polyolefin separator (Celguard) having a size of 55 mm × 55 mm was placed in the center of the electrode moistened with the electrolyte without any crease, and LGM. 1 was dripped. Next, LGM. 1 was dripped and placed in the center of the separator with its coated side down. Finally, an excess amount of LGM. 1 was wiped off, and the laminate (PET / Al / PE composite film, anode, separator, cathode) was wrapped with a heat-sealable PET / Al / PE composite film and sealed on four sides using a heat sealer.

本発明に係るリチウムイオン電池LIB.1を得た。   The lithium ion battery LIB. 1 was obtained.

II.本発明のリチウムイオン電池LIB.1の電気化学的特性評価:
LIB.1をグローブボックスから取出し、以下の設定を用いた電池試験系(MACCOR)を用いて25℃で(電池の容量を測定しながら)充放電した:
充電:記載したC率で3.2Vから4.2Vまで、その後4.2Vで1時間維持
放電:記載したC率で4.2Vから3.2Vまで
電流:0.1C(形成(forming))で1及び2サイクルし、0.5Cで3〜300サイクルした。比容量Cは公称値139mAh/gで設定した。
II. The lithium ion battery LIB. 1 Electrochemical characterization:
LIB. 1 was removed from the glove box and charged and discharged at 25 ° C. (while measuring battery capacity) using a battery test system (MACCOR) using the following settings:
Charging: 3.2 V to 4.2 V at the stated C rate, then maintained at 4.2 V for 1 hour Discharge: 4.2 V to 3.2 V at the stated C rate Current: 0.1 C (forming) 1 and 2 cycles, and 3 to 300 cycles at 0.5C. The specific capacity C was set at a nominal value of 139 mAh / g.

結果:
LIB.1のサイクル依存容量及びまた充電/放電効率を図1に示す。3回目のサイクルで測定された(カソード材料に基づく)135mAh/gという容量が、充放電の過程でほとんど低下していないことが明らかである。300サイクル後、その容量はまだ128mAh/gであった。これは、ほんの5%の減少に相当する。ほんの数サイクル後では充放電は高効率(99.95%超)で行われた。
result:
LIB. One cycle dependent capacity and also charge / discharge efficiency is shown in FIG. It is clear that the capacity of 135 mAh / g (based on the cathode material) measured in the third cycle has hardly decreased during the charge / discharge process. After 300 cycles, the capacity was still 128 mAh / g. This corresponds to a reduction of only 5%. After only a few cycles, charging and discharging were performed with high efficiency (over 99.95%).

Claims (15)

(A)式(I)で表わされる少なくとも1種の化合物
Figure 2013541140

(B)式(IIa)又は(IIb)で表わされる少なくとも1種の化合物
Figure 2013541140

(C)任意に、芳香族化合物、スルトン及びエキソメチレンエチレンカーボネート、有機ホスフェート、メラミン、尿素、及びハロゲン化有機カーボネートから選択される少なくとも1種の添加剤、
(D)任意に、少なくとも1種のリチウム塩、
及び3〜30質量ppmの水を含有する溶媒混合物の製造方法であって、
(a)成分(A)、(B)及び使用する場合は(C)を互いに混合する工程、
(b)少なくとも1種のイオン交換体又は分子篩を介して乾燥する工程、
(c)イオン交換体又は分子篩からそれぞれ分離する工程、及び
(d)使用する場合には、少なくとも1種のリチウム塩を添加する工程を有し、
前記変数が、以下:
,Rは、それぞれ同一であるか、あるいは異なっており、且つC−C−アルキルから選択され、
は、水素及びC−C−アルキルから選択される
ように定義されることを特徴とする製造方法。
(A) At least one compound represented by formula (I)
Figure 2013541140

(B) at least one compound represented by formula (IIa) or (IIb)
Figure 2013541140

(C) optionally at least one additive selected from aromatic compounds, sultone and exomethylene ethylene carbonate, organic phosphates, melamine, urea, and halogenated organic carbonates;
(D) optionally at least one lithium salt;
And a method for producing a solvent mixture containing 3 to 30 ppm by mass of water,
(A) mixing components (A), (B) and, if used, (C) with each other;
(B) drying through at least one ion exchanger or molecular sieve;
(C) a step of separating each from the ion exchanger or molecular sieve, and (d) when used, a step of adding at least one lithium salt,
The variables are as follows:
R 1 and R 2 are each the same or different and are selected from C 1 -C 4 -alkyl;
R 3 is defined to be selected from hydrogen and C 1 -C 4 -alkyl.
(A)式(I)で表わされる少なくとも1種の化合物
Figure 2013541140

(B)式(IIa)又は(IIb)で表わされる少なくとも1種の化合物
Figure 2013541140

(C)任意に、芳香族化合物、スルトン及びエキソメチレンエチレンカーボネート、有機ホスフェート、メラミン、尿素、及びハロゲン化有機カーボネートから選択される少なくとも1種の添加剤、
(D)任意に、少なくとも1種のリチウム塩、
及び3〜30質量ppmの水を含有する溶媒混合物の製造方法であって、
i.成分(A)、(B)及び使用する場合は(C)の少なくとも1種を、個別に、少なくとも1種のイオン交換体又は分子篩を介して乾燥する工程、
ii.イオン交換体又は分子篩を、それぞれ、工程(i)で乾燥した成分から分離する工程、及び
iii.成分(A)、(B)、使用する場合は(C)及び使用する場合は少なくとも1種のリチウム塩を、互いに混合する工程を有し、
前記変数が、以下:
,Rは、それぞれ同一であるか、あるいは異なっており、且つC−C−アルキルから選択され、
は、水素及びC−C−アルキルから選択される
ように定義されることを特徴とする製造方法。
(A) At least one compound represented by formula (I)
Figure 2013541140

(B) at least one compound represented by formula (IIa) or (IIb)
Figure 2013541140

(C) optionally at least one additive selected from aromatic compounds, sultone and exomethylene ethylene carbonate, organic phosphates, melamine, urea, and halogenated organic carbonates;
(D) optionally at least one lithium salt;
And a method for producing a solvent mixture containing 3 to 30 ppm by mass of water,
i. Drying at least one of components (A), (B) and, if used, (C), individually, via at least one ion exchanger or molecular sieve;
ii. Separating the ion exchanger or molecular sieve from the components dried in step (i), respectively, and iii. Component (A), (B), if used (C) and if used, at least one lithium salt, mixed with each other,
The variables are as follows:
R 1 and R 2 are each the same or different and are selected from C 1 -C 4 -alkyl;
R 3 is defined to be selected from hydrogen and C 1 -C 4 -alkyl.
前記溶媒混合物が、5〜20質量ppmの水を含む請求項1又は2に記載の製造方法。   The manufacturing method of Claim 1 or 2 in which the said solvent mixture contains 5-20 mass ppm water. イオン交換体又は分子篩が、工程(c)でろ過により分離される請求項1〜3の何れか1項に記載の製造方法。   The production method according to any one of claims 1 to 3, wherein the ion exchanger or the molecular sieve is separated by filtration in the step (c). イオン交換体又は分子篩が、それぞれ少なくとも部分的にリチウム化されたイオン交換体又は少なくとも部分的にリチウム化された分子篩から選択される請求項1〜4の何れか1項に記載の製造方法。   The process according to any one of claims 1 to 4, wherein the ion exchanger or molecular sieve is each selected from at least partially lithiated ion exchangers or at least partially lithiated molecular sieves. イオン交換体又は分子篩が、それぞれリチウム化されていないイオン交換体又はリチウム化されていない分子篩から選択される請求項1〜4の何れか1項に記載の製造方法。   The production method according to any one of claims 1 to 4, wherein the ion exchanger or molecular sieve is selected from a non-lithiated ion exchanger or a non-lithiated molecular sieve, respectively. 式(I)で表わされる化合物が、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、及びこれらの混合物から選択される請求項1〜6の何れか1項に記載の製造方法。   The production method according to any one of claims 1 to 6, wherein the compound represented by the formula (I) is selected from dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, and a mixture thereof. 式(IIa)で表わされる少なくとも1種の化合物及び式(IIb)で表わされる少なくとも1種の化合物が選択される請求項1〜7の何れか1項に記載の製造方法。   The production method according to any one of claims 1 to 7, wherein at least one compound represented by the formula (IIa) and at least one compound represented by the formula (IIb) are selected. a.式(I)で表わされる少なくとも1種の化合物
Figure 2013541140

b.式(IIa)又は(IIb)で表わされる少なくとも1種の化合物
Figure 2013541140

c.任意に、芳香族化合物、スルトン及びエキソメチレンエチレンカーボネート、有機ホスフェート、及びハロゲン化有機カーボネートから選択される少なくとも1種の添加剤、
d.任意に、少なくとも1種のリチウム塩、
及び3〜30質量ppmの水を含む溶媒混合物であって、
前記変数が、以下:
,Rは、それぞれ同一であるか、あるいは異なっており、且つC−C−アルキルから選択され、
は、水素及びC−C−アルキルから選択される
ように定義されることを特徴とする溶媒混合物。
a. At least one compound of formula (I)
Figure 2013541140

b. At least one compound of formula (IIa) or (IIb)
Figure 2013541140

c. Optionally, at least one additive selected from aromatics, sultone and exomethylene ethylene carbonate, organic phosphates, and halogenated organic carbonates;
d. Optionally, at least one lithium salt,
And a solvent mixture comprising 3 to 30 ppm by weight of water,
The variables are as follows:
R 1 and R 2 are each the same or different and are selected from C 1 -C 4 -alkyl;
A solvent mixture characterized in that R 3 is defined as selected from hydrogen and C 1 -C 4 -alkyl.
5〜25質量ppmの水を含む請求項9に記載の溶媒混合物。   The solvent mixture according to claim 9, comprising 5 to 25 ppm by weight of water. 式(I)で表わされる化合物が、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、及びこれらの混合物から選択される請求項9又は10に記載の溶媒混合物。   The solvent mixture according to claim 9 or 10, wherein the compound represented by formula (I) is selected from dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, and mixtures thereof. 式(IIa)で表わされる少なくとも1種の化合物及び式(IIb)で表わされる少なくとも1種の化合物を含む請求項9〜11の何れか1項に記載の溶媒混合物。   The solvent mixture according to any one of claims 9 to 11, comprising at least one compound represented by formula (IIa) and at least one compound represented by formula (IIb). リチウム塩(D)が、LiPF、LiBF、LiN(CFSO、及びリチウムビスオキサラートボラートから選択される請求項9〜12の何れか1項に記載の溶媒混合物。 Lithium salt (D) is, LiPF 6, LiBF 4, LiN (CF 3 SO 2) 2, and solvent mixtures according to any one of claims 9 to 12 which is selected from lithium bis oxalate borate. 請求項9〜13の何れか1項に記載の溶媒混合物を、リチウムイオン電池の製造に使用する方法。   The method of using the solvent mixture of any one of Claims 9-13 for manufacture of a lithium ion battery. 請求項9〜13の何れか1項に記載の溶媒混合物を含むリチウムイオン電池。   The lithium ion battery containing the solvent mixture of any one of Claims 9-13.
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